Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1 Šablona: Název: Téma: Autor: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Převody a mechanizmy Hydrostatické mechanizmy Ing. Magdalena Svobodová Číslo: VY_32_INOVACE_ 15 19 Anotace: Charakteristika hydrostatických mechanizmů, jejich rozdělení. Funkční schéma hydrostatického mechanizmu. Rozdělení hydrostatických čerpadel. Hydrostatická čerpadla zubová, lamelová, vřetenová a pístová. DUM je určen pro studenty třetího ročníku strojírenských oborů. Vytvořeno: červen 2013 Podpora digitalizace a využití ICT na SPŠ CZ.1.07/1.5.00/34.0632
Charakteristika hydrostatických mechanizmů Hydrostatické mechanizmy patří do skupiny tekutinových mechanizmů. Jsou to mechanizmy, které využívají k přenosu energie mezi generátorem a motorem tekutinu. Tekutinové mechanizmy využívají energii: tlakovou kinetickou tepelnou deformační. Tekutinové mechanizmy využívají všechny zmíněné druhy energií. Podle převažujícího druhu využívané energie je dělíme na: hydrostatické hydrodynamické Hydrostatické mechanizmy tedy používají k přenosu energie kapalinu a využívají převážně tlakovou energii. U hydrostatických mechanizmů dochází k přímé přeměně mechanické energie v potenciální energii hydraulickou. Hydrostatické soustavy se v praxi kreslí s pomocí schémat se značkami jednotlivých dílů, které vyjadřují funkci dané soustavy. Značky hydrostatických schémat jsou normalizované a naleznete je v ST. 2 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Charakteristika hydrostatických mechanizmů Funkce hydrostatických mechanizmů je založena na platnosti Pascalova zákona (rovnoměrné šíření tlaku v kapalinách všemi směry). Výhody hydrostatických mechanizmů: Snadný rozvod na velké vzdálenosti i hůře přístupná místa Jednoduché řízení Velké silové poměry Možnost typizace Malé opotřebení Velká životnost Nízké náklady na údržbu Nevýhody hydrostatických mechanizmů: Náročnost na výrobu Velká citlivost na změny kapaliny Citlivost na nečistoty Nutnost zpětného odvádění kapaliny do nádrže. 3 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Funkční schéma hydrostatického mechanizmu Čerpadlo převádí mechanickou energii elektromotoru na tlakovou energii a hydromotor ji mění zpět na energii mechanickou. Tlak kapaliny v obvodu je omezován tlakovým ventilem a rozvaděč umožňuje změnu pohybu hydromotoru. 1 čerpadlo 2 elektromotor 3 hydromotor 4 rozvaděč 5 tlakový ventil 6 nádrž Jednoduchý hydrostatický mechanizmus. 4 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Rozdělení hydrostatických čerpadel (generátorů) Hydrostatická čerpadla S kmitavým pohybem Pístové Jednočinné Dvojčinné Diferenciální Radiální Axiální Membránové Jednoduché vícenásobné S rotačním pohybem S jedním rotorem Lamelová Jednovřetenová S více rotory Zubová Rotační pístová 5 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Hydrostatická čerpadla Úkolem hydrostatických čerpadel je dodávat kapalině tlakovou energii a energii kinetickou, která je potřebná pro překonání průtočných odporů. Zubová čerpadla Jsou konstrukčně jednoduchá, běžně se používají pro tlaky kolem 5 MPa. U speciálních konstrukcí je možné dosáhnout tlaků až 32 MPa. Tato čerpadla mají malou samonasávací schopnost (je nutné umístění těsně u hladiny nebo pod ní). Objemový průtok: Q π D h b n 2 Q 2 π z m b n Zubové čerpadlo s vnějším ozubením [5]. Zubové čerpadlo s vnitřním ozubením [6]. b šířka kola h výška zubu m modul ozubení n otáčky z počet zubů D roztečná kružnice 6 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Hydrostatická čerpadla Lamelová čerpadla Při otáčení rotoru dochází ke změně objemu prostoru, který je uzavřen mezi lamelami, statorem a rotorem. Tato čerpadla jsou vhodná pro větší tlaky a rychlosti. Konstrukčně bývají provedena jako vyvážená a nevyvážená. Objemový průtok: Q 2π e D b n Q 2π 2 2 r r b n 2 1 Lamelové vyvážené čerpadlo (může pracovat i jako hydromotor). Nevyvážené lamelové čerpadlo (může pracovat i jako hydromotor). b šířka lamel e výstřednost n otáčky r 1,2 poloměr oblouku oběžné dráhy D průměr statoru 7 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Hydrostatická čerpadla Šroubová (vřetenová) čerpadla Mají rovnoměrnou dodávku, tichý a klidný chod. Mají vysokou účinnost i při vysokých tlacích (25 MPa). Objemový průtok: Q π D h b n b šířka drážky na roztečné kružnici h hloubka závitu n otáčky D střední průměr šneku Šroubové čerpadlo [7]. 8 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Hydrostatická čerpadla Pístová čerpadla Kapalina je dopravována přímočarým pohybem pístu. Tato čerpadla jsou určena pro vysoké tlaky a mají i dobrou účinnost. Dělíme je na: axiální pístová čerpadla s nakloněnou deskou s nakloněným blokem radiální pístová čerpadla řadová pístová čerpadla Objemový průtok: Q π D 4 2 z L n n otáčky z počet válců D průměr pístu L zdvih Rotační pístové čerpadlo radiální [9]. 9 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Kontrolní otázky Nakreslete schéma jednoduchého hydrostatického obvodu. Charakterizujte hydrostatické mechanizmy. Jaké výhody a nevýhody hydrostatických mechanizmů znáte? Jak dělíme hydrostatická čerpadla? U mechanizmů na následujících obrázcích popište jejich funkci. Generátor [8]. Generátor [10]. 10 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY
Použitá literatura 1. KŘÍŽ, Rudolf a kol. Stavba a provoz strojů III: Mechanismy. SNTL - Nakladatelství technické literatury. Praha: SNTL, 1979. L13-C2-V-43f/25561. 2. SHIGLEY Joseph E., Charles R. MISCHKE a Richard G. BUDYNAS. Konstruování strojních součástí. Vysoké učení technické v Brně. Brno: VUTIUM, 2010. ISBN 978-80-214-2629-0. 3. LEINVEBER, Jan, Jaroslav ŘASA a Pavel VÁVRA. Strojnické tabulky. Druhé, zcela přepracované vydání. Praha: Scientia, 1998. ISBN 80-7183-123-9. 4. FISCHER, Ulrich, Roland GOMERINGER, Max HEINZLER, Roland KILGUS, Friedrich NÄHER, Stefan OESTERLE, Heinz PAETZOLD a Andreas STEPHAN. Tabellenbuch Metall. 44., neu bearbeitete Auflage. Haan-Gruiten: Europa Lehrmittel, 2008. ISBN 978-3-8085-1724-6. 5. [cit. 2013-06-04] http://www.albertina-labelling.com/data/usr_default/polaris_gp_cerpadlo1.jpg 6. [cit. 2013-06-04] http://www.pedkov.cz/obrazky/7.jpg 7. [cit. 2013-06-04] http://www.mmspektrum.com/content/image/gallery/2012-09_13_1346085136/schmachtl_cz_obr_01a.jpg 8. [cit. 2013-06-04] http://www.nasetraktory.cz/clanky/cerpadla/servocerpadlozauta_soubory/image006.jpg 9. [cit. 2013-06-04] http://automatizace.hw.cz/files/images/image/radial_piston_pump.jpg 10. [cit. 2013-06-04] http://www.pedkov.cz/obrazky/9.jpg 11 HYDROSTATICKÉ MECHANIZMY